JPS5876724A - 水位検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は水位検出装置に関するものである。

従来の水位検出装置は、第１図に示すように、交流電源
ＡＣに降圧トランスＴの１次巻線を接続し、この降圧ト
ランスＴの第１の２次巻線ＴＩＶＣダイオードＤ工およ
びコンデンサＣよよりなる整流平滑口＠ＣＤを接続し、
この整流平滑回路ＣＤの出力端に制御用のリレーＲＹ工
およびスイッチングトランジスタＱ工の直列回路を接続
し、一方、降圧トランスＴの第２の２次巻線Ｔ２の一端
にダイオードブリッジＤＢ工の一方の交流入力端を接続
し、ダイオードブリッジＤＢ工の他方の交流入力端を一
方の信号線Ｌ工を介して水槽に内の一方の電極Ｅ工に接
続し、降圧トランスＴの第２の２次巻線Ｔ２の他端を他
方の信号線Ｌ２を介して水槽に内の他方の電極Ｅ２に接
続し、ダイオードブリッジＤＢ工の一対の直流出力端を
抵抗Ｒ工。Ｒ２およびコンデンサＣ２を介してスイッチ
ングトランジスタＱ１のベース・エミッタ間に接続して
いる。

この水位検出装置は、水槽に内の水位がｘｌのときけ電
極Ｅ工、Ｅ２間が開放状態であって、降圧トランスＴの
第２の２次巻線Ｔ２からスイッチングトランジスタロ工
へはベース電流は供給されず、スイッチングトランジス
タＱ１けオフ状態であり、リレーＲＹ工は非励磁状態と
なっている。

水槽に内の水位が１昇してＸ２以上になると、電極Ｅ工
、Ｅ２間が水抵抗を介して導通し、降圧トランスＴの第
２の２次巻線Ｔ２からダイオードブリッジＤＢ工、抵抗
Ｒ工、Ｒ２およびコンデンサＣ２を介してスイッチング
トランジスタロ工にベース電流が供給され、スイッチン
グトランジスタＱ１がオンとなってリレーＲＹ工が励磁
状態となる。

このリレーＲＹ工の常閉接点のオン時にモータを回転さ
せて給水ポンプを動作させるか、またけ常開接点のオン
時にモータを回転させて排水ポンプを動作させれば水槽
にの水位を制御できる。

しかし、このような従来の水位検出装置は、検出装置本
体Ｙと水槽にとが離れている場合、信号線Ｌ１．Ｌ２が
長くなり、信号線Ｌ工、Ｌ２間に対地静電容量（等節線
間容量Ｃ８）が生じ、この対地静電容置は信号線Ｌ１．
Ｌ２が長くなればなるほど大きくなるため、信号線Ｌ１
．Ｌ２の長さがある程度以上になると対地静電容量によ
る漏れ電流のためにあたかも電極Ｅ工、Ｅ２間が水を介
して導通したかのように動作し、スイッチングトランジ
スタロ工がオンとなってリレーＲＹ工が励磁されること
になり（誤動作する）、その北電極間電圧Ｖ工もおのず
と制限されるため、この誤動作防止の都合と信号線Ｌ１
．Ｌ２の長さが制限され、遠距離検出を行うことができ
なかった。

したがって、この発明の目的は、遠距離検出を誤動作な
く行うことができる水位検出装置を提供することである
。

この発明の一実施例を第２図および第３図に示す。すな
わち、この水位検出装置は、交流電源ＡＣに降圧トラン
スＴの１次巻線を接続シフ、この降圧トランスＴの第１
の２次巻線Ｔ工を整流平滑回路ＣＤに接続し、この整流
平滑回路ＣＤから掛算回路ＭＰおよびレベル比較器ＬＣ
に給電し、降圧トランスＴの第２の２次巻線Ｔ２に電圧
検出回路ＶＤを接続し、降圧トランスＴの第３の２次巻
線Ｔ３の一端をカレントトランスＣＴの１次巻線および
信号線Ｌ１を介して水槽に内の電極Ｅ工に接続するとと
もに、降圧トランスＴの第３の２次巻線Ｔ３の他端を限
流抵抗Ｒ３および信号線Ｌ２を介して水槽に内の電極Ｅ
２に接続し、電圧検出回路ＶＤの出力とカレントトラン
スＣＴの２次巻線出力とを掛算回路ＭＰで掛算し、この
掛算回路ＭＰの出力をローパスフィルタＦで平均化して
レベル比較器ＬＣに加え、このレベル比較器ＬＣの出力
でリレーＲＹ工を制御してポンプ等を制御するようにな
っている。この場合、ローパスフィルタＦは％　を抗Ｒ
４５Ｒ５およびコンデンサＣ３で構成されている。レベ
ルＪｆ［＠ＬＣ（ｄ、整流平滑回路ＣＤの電圧を分割す
る抵抗Ｒ６，Ｒ７と、ローパスフィルタＦの出力電圧と
抵抗Ｒ６，Ｒ７で与えられる基準電圧とを比較するコン
パレータＣＰとで構成されている。また、電圧検出回路
ＶＤｌｄ、降圧トランスＴの第２の２次巻線Ｔ２の電圧
ｖ２を分割する抵抗Ｒ８，Ｒ０で構成されている。

なお、ＲｏけカレントトランスＣＴの負荷抵抗、（５） ２けハＩＪスタ、Ｃ４Ｉｒ１位相補正用のコンデンサで
ある。

つぎに、この水位検出装置の動作を給水の場合について
説明する。

水槽に内の水位がＸ工であって電極Ｅ工、Ｅ２が水に浸
っていないときは、降圧トランスＴの第３の２次巻線Ｔ
３−カレントトランスＣＴの１次巻線−信号線Ｌニー等
価線間容量Ｃ８−信号線Ｌ２−限流抵抗Ｒ３−降圧トラ
ンスの第３の２次巻線Ｔ３の経路で電流ｌｏが流れ、降
圧トランスＴの第３の２次巻線Ｔ３から流出する電流１
１はｉ。となる。この電流ｉ。け、等節線間容量Ｃ６を
通して流れる漏れ電流であって第４図に示すような波形
となり、このときの電圧検出回路ＶＤの出力、すなわち
降圧トランスＴの第２の２次巻線Ｔ２の電圧の抵抗Ｒ８
，Ｒｏによる分圧電圧Ｖ。の波形も第４図に合わせて示
している。

この電流Ｓ。がカレントトランスＣＴで検出され、その
２次巻線電圧が掛算回路ＭＰの一方の入力端に入力され
る。このときに、カレントトランスσの１次側と２次側
の電流および電圧波形の位相が（６） コンデンサＣ４によって同位相となるように補正される
。

また、分圧電圧Ｖ。が掛算回路ＭＰの他方の入力端に入
力される。このときの電圧Ｖ□と電圧Ｖ工の極性を一致
させることによりあたかも電圧Ｖ工が掛算回路ＭＰに入
力されるがごとく機能させる。

掛算回路ＭＰは上記２つの入力を掛算して電圧Ｖ工′を
出力するが、この電圧ｖ］′は第５図に示すような波形
となり、電流ｉ。と電圧Ｖ。とによる等価瞬時電力量を
示している。

この掛算回路ＭＰから出力される電圧ｖ］′けローパス
フィルタＦで平均化されるが、このローパスフィルタＦ
から出力される電圧ｖ２′は第６図に示すように０とな
り、この電圧Ｖ′は電流ｊ□と電圧ｖｏとによる等価有
効電力量であり、等側線間容量ｃｏが純容量であればこ
の値は常に０である。

この電圧ｖ２がコノパレータＣＰで基準電圧と比較され
るが、電圧ｖ２′の方が小さいため、コンパレータＣＰ
の出力が低レベルとなってリレーＲＹ１が励磁され、給
水ポンプが作動する。

水槽に内の水位がＸ２以上になって電極Ｅ１．Ｅ２が水
に浸ると、降圧トランスＴの第３の２次巻線Ｔ３−カレ
ントトランスＣＴの１次巻線−信号線Ｌニー電極Ｅ１−
水−電極Ｅ２−信号線Ｌ２−限流抵抗−降圧トランスＴ
の第３の２次巻線Ｔ３の経路で水を通して電流１２が流
れることになり、降圧トランスＴの第３の２次巻線Ｔ３
から流出する電流１１けｉ。＋ｉ２となり、第４図に示
すような波形となる。

この電流ｉ。＋１２がカレントトランスＣＴで検出され
、その２次巻線電圧が掛算回路ＭＰの一方の入力端に入
力され、分圧電圧Ｖ。が掛算回路ＭＰの他方の入力端に
入力され、掛算回路ＭＰＩ／′ｉ上記２つの入力を掛算
して第５図に示すような波形の電圧Ｖを出力し、この電
圧ｖ１がローパスフィルタＦで平均化されて第６図に示
すような波形の電圧ｖ２となり、この電圧ｖ２け電極Ｅ
工、Ｅ２間を流れる電流１２と電圧Ｖ。とによる等価有
効電力量であり、一定の値をもつ。

この電圧ｖ２がコンパレータＣＰで基準電圧と比較され
、電圧ｖ２の方が大きいため、コンパレータＣＰの出力
が高レベルとなってリレーＲＹ工の励磁が停止し、給水
ポンプが停止する。

なお、基準電圧、すなわちコンパレータＣＰの反転レベ
ルは、ノイズ誤動作等を考慮して任意の値に設定される
。また、排水を行う場合は、リレーＲＹ工に対して排水
ポンプを第２図および第３図のものを逆に制御すればよ
い。

このように、この実施例の水位検出装置け、電流Ｉ工と
電圧Ｖ。とによる等価有妨電力量を算出し、この等価有
効電力量をコンパレータＣＰに加えて基準電圧と比較す
るようにしたため、等側線間容量Ｃ０の影響を全く受け
なくなり、遠距離検出を容易に行うことができる。また
、降圧トランスＴの第３の２次巻線Ｔ３から信号線Ｌ工
、Ｌ、を通って電極Ｅ１．Ｅ２へ至る回路ループから整
流平滑回路ＣＤ。

ローパスフィルタＦ、レベル比’ＩＩ　器Ｌ　Ｃｅ　掛
’Ｊｌ−回６１１４ＭＰおよび電圧検出回路ＶＤをカレ
ントトランスＣＴおよび降圧トランスＴで絶縁分離した
ため、それらの電子回路部品の雷サージおよび開閉サー
ジ等による破壊を防止できる。

（９） なお、掛算回路ＭＰへの入力信号の大小あるいは掛算回
路ＭＰの出力信号の大小によって第７図または第８図に
示すように、掛算回路ＭＰの前段または後段に増幅器Ａ
Ｐを介在させることもある。

この発明の他の実施例を第９図および第１０図に示す。

すなわち、この水位検出装置は、＠２図および第３図の
カレントトランスＣＴに代えて電流検出抵抗Ｒを用い、
この電流検出抵抗Ｒ工。の０ 電圧降下を摺算回路ＭＰの一方の入力端に与え、電圧検
出用の抵抗Ｒ８，Ｒ９で降圧トランスの第３の２次巻線
Ｔ３の電圧を分圧して掛算回路ＭＰの他方の入力端に与
えるようにしたもので、その他の構成は第２図および第
３図のものと同様である。

この実施例はサージに対する電子部品の保護は行うこと
ができないが、その他の効果は前述の実施例と同様であ
る。

以上のように、この発明の水位検出装置は、交流電源と
、この交流電源の一端および他端に自己の一端をそれぞ
れ接続し念第１および第２の信号線と、水槽内に設置し
て前記第１の信号線の他端（１０） に接続した第１の電極と、前記水槽内に設置して前記第
２の信号線の他端に接続した第２の電極と、前記交流１
！源から流出する電流を検出する電流検出回路と、前記
交流電源の電圧を検出する電圧検出回路と、前記電流検
出回路の出力と前記電圧検出回路の出力とを掛算する掛
算回路と、この掛算回路の出力を平均化するローパスフ
ィルタと、このローパスフィルタの出力を基準電圧と比
較するレベル比較器とを備えているので、遠距離検出を
誤動作なく行うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の水位検出装置の回路図、第２図はこの発
明の一実施例のブロック図、第３図はその具体回路図、
第４図、第５図および第６図はそれぞれその各部の電圧
電流波形図、第７図および第８図はそれぞれ変形例の要
部ブロック図、第９図はこの発明の他の実施例のブロッ
ク図である。 ＡＣ・・・交流電源、Ｔ・・・降圧トランス、Ｅｌ、Ｅ
２・・・電極、Ｋ・・・水槽、Ｌ工、Ｌ２・・・信号線
、ＣＴ・・・カレントトランス、ＶＤ・・・電圧検出回
路、ＭＰ・・・掛算回Ｍ、Ｆ・・・ローパスフィルタ、
ＬＣ・・・レベル比較器手続補正書（自発） 昭和５６年１２月１ｏ日 特許庁長官殿 ｌ、事件の表示 昭和５６　年　特　許　願第１７６９６３号２、発明の
名称 水位検出装置 ３、補正をする者 事件との関係　　出願人 住　所　大阪府門真市大字門真１０４８番地名　称　（
５８３）松下電工株式会社 代表者　　　　　神　　　前　　　善　　　−４、代　
理　人 ５、補正命令の日付　　　昭和　　　年　　　月　　　
　日自発補正 ６、補正の対象 明細書 ７、補正の内容 明細書第１０頁第５行目、「および第１０図」とあるを
削除する。 １３３−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電源と、この交流電源の一端および他端に自
   己の一端をそれぞれ接続した第１および第２の信号線と
   、水槽内に設置して前記第１の信号線の他端に接続した
   第１の電極と、前記水槽内に設置して前記第２の信号線
   の他端に接続した第２の電極と、前記交流電源から流出
   する電流を検出する電流検出回路と、前記交流電源の電
   圧を検出する電圧検出回路と、前記電流検出回路の出力
   と前記電圧検出回路の出力とを掛算する掛算回路と、こ
   の掛算回路の出力を平均化するローパスフィルタと、こ
   のローパスフィルタの出力を基準電圧と比較するレベル
   比較器とを備えた水位検出装置。
2. （２）前記電流検出回路をカレントトランスで構成し、
   前記電圧検出回路と、前記電源との間に絶縁トランスを
   介在させた特許請求の範囲第（１）項記載の水位検出装
   置。